Hiện nay, do tính hiệu quả kinh tế mang lại, ngành vận tải thủy đã và đang phát triển mạnh mẽ và là tiền đề cho ngành công nghiệp đóng tàu phát triển. Trong xu thế đó, ở Việt Nam trong những năm gần đây các nhà máy đóng tàu cũng liên tục phát triển và đã đóng những con tàu có trọng tải lớn, như tàu cỡ trên 50.000 tấn, 100.000 tấn và lớn hơn nữa. Với những con tàu có trọng tải lớn như vậy, động cơ chính được lắp trên tàu là động cơ diesel có công suất lớn tới hàng chục ngàn mã lực. Khí xả do động cơ chính thải ra có lưu lượng lớn, áp suất và nhiệt độ còn khá cao, khoảng 0,35 Mpa và 400 độ C, mang theo nguồn năng lượng lớn thải ra ngoài. Nguồn năng lượng này chiếm khoảng 20% đến 25% nhiệt cháy sinh ra trong buồng đốt, ngoài ra nhiệt do nước làm mát thải ra chiếm khoảng 10% đến 16% tổng nhiệt lượng sinh ra trong buồng đốt. Nếu tận dụng triệt để nguồn năng lượng này sẽ góp phần tiết kiệm nhiên liệu và tăng hiệu suất của hệ thống động lực tầu thủy. Để tiết kiệm nhiên liệu cũng như giảm sự ô nhiễm môi trường, con người không chỉ tìm cách nâng cao hiệu suất nhiệt của nồi hơi bằng cách giảm các tổn thất nhiệt mà còn phải tìm cách sử dụng triệt để nguồn nhiệt thải từ các động cơ diesel thải ra môi trường. Vấn đề tận dụng nguồn năng lượng của khí xả do động cơ thải ra đã được thực hiện từ lâu đối với các nước có ngành đóng tàu phát triển trong đó có việc sử dụng nồi hơi khí xả tàu thủy. Điều này mang lại nhiều lợi ích như không tiêu tốn chất đốt; Cung cấp hơi bão hòa để hâm dầu FO, chưng cất nước ngọt, thổi van thông biển, phục vụ sinh hoạt của thuyền viên và nấu ăn và nhiều nhu cầu khác; Giảm thiểu ô nhiễm môi trường; Giảm chi phí xử lý chất thải. Qua nghiên cứu khảo sát, tất cả nồi hơi khí xả đang sử dụng trên các tàu vận tải biển của Việt Nam hiện nay đều được thiết kế, chế tạo tại các nước có nền công nghiệp phát triển. Với sự phát triển các ngành công nghiệp nói chung và ngành công nghiệp đóng tàu nói riêng, chúng ta cần phải tự thiết kế, chế tạo sử dụng. Với mục tiêu là cải tiến các loại nồi hơi khí xả hiện đang sử dụng nhằm giảm chi phí chế tạo, thuận lợi cho quá trình bảo dưỡng, sửa chữa, tiến tới chế tạo trong nước là bước đi hợp lý nhằm tăng cường tỷ lệ nội địa hoá ngành đóng tàu và giảm giá thành đóng mới cũng như nâng cao hiệu quả khai thác con tàu. Đối với động cơ tàu thủy sử dụng nhiên liệu nặng bắt buộc phải sử dụng hơi để hâm sấy dầu đốt và phục vụ các nhu cầu khác trên tàu, vì thế trên tàu bắt buộc phải lắp nồi hơi để sinh hơi. Tùy thuộc loại tàu, công dụng của tàu, tùy thuộc nhu cầu hơi thực tế và phụ thuộc chủ tàu mà trên tàu thủy có thể bố trí nồi hơi phụ hoặc nồi hơi khí xả hoặc nồi hơi phụ-khí xả hoặc nồi hơi phụ và nồi hơi khí xả. Hiện nay tất cả các loại tàu có trọng tải lớn đóng ở nước ngoài hay đóng tại Việt Nam đều lắp nồi hơi do các hãng sản xuất nồi hơi nổi tiếng chế tạo. Tuy nhiên đối với các loại tàu trọng tải khoảng 3.000 đến 5.000 tấn đóng cho các chủ tàu Việt Nam, thường sử dụng động cơ chính có công suất khoảng 1500 đến 3.000 mã lực chạy bằng nhiên liệu nặng, thường lắp hơi của Trung Quốc hoặc lắp thiết bị sấy nhiên liệu bằng điện. Nếu tự chế tạo được loại nồi tận dụng nhiệt khí xả hay nồi hơi phụ - tận dụng nhiệt khí xả sẽ khuyến khích các doanh nghiệp vận tải sử dụng, điều đó làm giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ, giảm ô nhiễm môi trường, góp phần giảm thiểu hiệu ứng nhà kính và cuối cùng tăng hiệu quả khai thác con tàu, đồng góp phần thời tăng cường khả năng nội địa hóa ngành đóng tàu, tăng năng lực nghiên cứu chế tạo của đội ngũ cán bộ khoa học trong ngành và tăng việc làm. Kết quả nghiên cứu cho thấy kết cấu kiểu moduyn hoàn toàn thoả mãn để chế tạo nồi hơi tận dụng nhiệt khí xả và ưu việt hơn hẳn so với nồi hơi khí xả truyền thống. Một số sản phẩm đã thiết kế và chế tạo.
Hình 1. Kết cấu và mối liên kết giữa các chi tiết và cụm chi tiết nồi hơi kiểu moduyn
Hình 2. Kết cấu một vỉ và kết cấu tổng thể dàn ống, phụ kiện nồi hơi khí xả kiểu moduyn
Hình 3. Kết cấu tổng thể nồi hơi khí xả và bộ hâm nước tiết kiệm kiểu moduyn dạng 3D
Nhóm tác giả đã thiết kế, chế tạo nồi hơi tận dụng nhiệt khí xả kiểu moduyn có áp suất thiết kế 10 kG/cm2, áp suất làm việc 6 kG/cm2; diện tích bề mặt truyền nhiệt phần nồi hơi 13,1m2, phần hâm nước tiết kiệm 6,33m2; kích thước nồi hơi: BxLxH: 1130x1600x1720 mm. Bản thiết kế và sản phẩm nồi hơi tận dụng nhiệt khí xả kiểu moduyn đã chế tạo đã được Cục Đăng kiểm Việt Nam cấp Giấy chứng nhận duyệt bản thiết kế nồi hơi tận dụng nhiệt khí xả; Biên bản kiểm tra chế tạo nồi hơi tận dụng nhiệt khí xả theo bản thiết kế đã duyệt; Giấy chứng nhận chế tạo nồi hơi tận dụng nhiệt khí xả.
Hình 4. Một số hình ảnh chế tạo nồi hơi khí xả và bộ hâm nước tiết kiệm kiểu moduyn
Hiệu quả của dự án là không tiêu tốn nhiên liệu, nâng cao hiệu quả khai thác con tàu và góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường; Tạo điều kiện thuận lợi cho các nhà khoa học và doanh nghiệp trong nước tự nghiên cứu thiết kế, chế tạo sản phẩm nhằm tăng cường khả năng nội địa hoá ngành đóng tàu nói riêng và ngành cơ khí nói chung; Chủ động trong việc cung cấp thiết bị phục vụ cho ngành đóng mới và khai thác tàu thủy; Cung cấp thiết bị nghiên cứu, thực nghiệm cho nhà trường; Phục vụ công tác đào tạo trong trường đại học; Kết quả tính toán sơ bộ cho thấy nếu dùng nồi hơi tận dụng nhiệt khí xả sinh hơi phục vụ cho nhu cầu sấy dầu và nhu cầu sinh hoạt trên tàu thay cho việc sử dụng động cơ lai máy phát điện phục vụ sấy dầu bằng điện đối với con tàu đang nghiên cứu thì chỉ sau khoảng 4 tháng khai thác sẽ hoà toàn bộ vốn đã đầu tư lắp hệ thống nồi hơi khí xả, đồng thời không gây ô nhiễm môi trường. Với kết quả của dự án nêu trên, dự án đã tạo ra một cơ hội mới trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng cho các phương tiện vận tải thủy; tạo tiền đề cho việc nâng cao tính tự chủ về mặt công nghệ và khả năng sản xuất trong nước. Tuy nhiên để kết quả của dự án đi được vào thực tế cuộc sống vẫn cần các hướng nghiên cứu, ứng dụng tiếp theo như chế tạo thử nghiệm nồi hơi phụ tàu thủy kiểu moduyn để phát huy hiệu quả nồi hơi tận dụng nhiệt khí xả động cơ diesel nhằm tiết kiệm nhiên liệu. - Nghiên cứu sử dụng nồi hơi phụ tàu thủy kiểu moduyn đốt dầu bẩn (dầu la canh) nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm nhiên liệu./.
(Vietnam+)
